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JP2008066440A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2008066440A JP2006241292A JP2006241292A JP2008066440A JP 2008066440 A JP2008066440 A JP 2008066440A JP 2006241292 A JP2006241292 A JP 2006241292A JP 2006241292 A JP2006241292 A JP 2006241292A JP 2008066440 A JP2008066440 A JP 2008066440A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can prevent a pad from being peeled off upon wire bonding by preventing cracking in an insulating film on a lower layer of the pad during probing for inspection or during wire bonding, and also to provide a method of manufacturing the semiconductor device. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes one insulating film 112 formed on a semiconductor substrate 101, one metallic pattern 116 formed on the insulating film 112, another insulating film 117 formed on the insulating film 112 and the metallic pattern 116, another metallic pattern 119 formed on the insulating film 117 to be opposed to the metallic pattern 116, and connection holes 120b made in the insulating film 117 to be arranged in the periphery of the metallic pattern 119. The metallic patterns 116 and 119 are directly contacted with each other via the connection holes 120b to be electrically connected to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、多層配線を有する半導体集積回路上のボンディングパッド構造およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a bonding pad structure on a semiconductor integrated circuit having a multilayer wiring and a manufacturing method thereof.

近年、半導体装置の多機能化や、大容量化、システム化によってチップサイズが増大傾向にあり、チップコストを下げるためにチップサイズの縮小化が急務となってきている。チップサイズを縮小するためには、プロセスルールの縮小、回路の簡素化等様々な方法があるが、レイアウト的な手法の1つとして、半導体素子が形成された領域の上にボンディングパッドを形成するいわゆるPOE(Pad on element)技術が考えられる。ところが、従来のボンディングパッド構成では、ウェハテスト工程におけるテスタのプローバの衝撃、または後工程でチップをパッケージに組立する際のボンディング工程におけるワイヤーボンダのボンディングヘッドの衝撃によって、ボンディングパッド下の層間絶縁膜にクラックが発生し、さらにクラックが基板上の半導体素子まで達し、ショートが起こる可能性があったため、これを抑制しない限りPOE技術は採用し難いものであった。   In recent years, the chip size has been increasing due to the multi-function, large capacity, and systematization of semiconductor devices, and it has become urgent to reduce the chip size in order to reduce the chip cost. In order to reduce the chip size, there are various methods such as reduction of process rules and simplification of circuits. As one of layout methods, a bonding pad is formed on a region where a semiconductor element is formed. So-called POE (Pad on element) technology can be considered. However, in the conventional bonding pad configuration, the interlayer insulating film under the bonding pad is affected by the impact of the tester prober in the wafer test process or the impact of the bonding head of the wire bonder in the bonding process when assembling the chip into the package in the subsequent process. Since cracks occurred and the cracks reached the semiconductor elements on the substrate and could cause a short circuit, it was difficult to adopt the POE technique unless this was suppressed.

以下、クラックが基板に達するのを防止したPOE型ボンディングパッド構造の従来例を、図9、図10を用いて説明する。   Hereinafter, a conventional example of a POE type bonding pad structure that prevents cracks from reaching the substrate will be described with reference to FIGS.

図9は、半導体素子が形成された領域の上に、特許文献1に記載されている構成のボンディングパッドが形成されたPOE型パッドの断面構造図であり、4層配線構造の半導体装置に適用された例である。   FIG. 9 is a cross-sectional structure diagram of a POE type pad in which a bonding pad having a configuration described in Patent Document 1 is formed on a region where a semiconductor element is formed, and is applied to a semiconductor device having a four-layer wiring structure. This is an example.

図9に示すように、シリコン基板201の表面には素子分離絶縁膜202と前記素子分離絶縁膜202によって区画された半導体素子203が形成されている。シリコン基板201上には、素子分離絶縁膜202、半導体素子203を覆うように、第1の層間絶縁膜204が形成されている。第1の層間絶縁膜204には、拡散層203aと後述する第1の配線207とを電気的に接続する第1の接続孔205が形成され、接続孔205には第1のプラグ206が埋め込まれている。   As shown in FIG. 9, an element isolation insulating film 202 and a semiconductor element 203 partitioned by the element isolation insulating film 202 are formed on the surface of the silicon substrate 201. A first interlayer insulating film 204 is formed on the silicon substrate 201 so as to cover the element isolation insulating film 202 and the semiconductor element 203. A first connection hole 205 is formed in the first interlayer insulating film 204 to electrically connect the diffusion layer 203a and a first wiring 207 described later. A first plug 206 is embedded in the connection hole 205. It is.

また、第1の層間絶縁膜204の上には、第1の配線207が形成されており、さらに、第1の配線207を覆うように第2の層間絶縁膜208が形成されている。第2の層間絶縁膜208には、第1の配線207と後述する第2の配線211とを電気的に接続する第2の接続孔209が形成され、接続孔209には第2のプラグ210が埋め込まれている。   A first wiring 207 is formed on the first interlayer insulating film 204, and a second interlayer insulating film 208 is formed so as to cover the first wiring 207. A second connection hole 209 is formed in the second interlayer insulating film 208 to electrically connect the first wiring 207 and a second wiring 211 described later, and the second plug 210 is formed in the connection hole 209. Is embedded.

また、第2の層間絶縁膜208の上には、第2の配線211と金属パターン212が形成されており、さらに、第2の配線211と金属パターン212を覆うように第3の層間絶縁膜213が形成されている。第3の層間絶縁膜213には、第2の配線211と後述する第3の配線216とを電気的に接続する第3の接続孔114が形成され、接続孔114には第3のプラグ115が埋め込まれている。   A second wiring 211 and a metal pattern 212 are formed on the second interlayer insulating film 208, and a third interlayer insulating film is formed so as to cover the second wiring 211 and the metal pattern 212. 213 is formed. In the third interlayer insulating film 213, a third connection hole 114 that electrically connects the second wiring 211 and a third wiring 216 described later is formed, and a third plug 115 is formed in the connection hole 114. Is embedded.

また、第3の層間絶縁膜213の上には、第3の配線216が形成されており、さらに、第3の配線216を覆うように第4の層間絶縁膜217が形成されている。第4の層間絶縁膜217には、第3の配線216と後述する第4の配線220およびパッド221を電気的に接続する第4の接続孔218が形成され、接続孔218には第4のプラグ219が埋め込まれている。   A third wiring 216 is formed on the third interlayer insulating film 213, and a fourth interlayer insulating film 217 is formed so as to cover the third wiring 216. The fourth interlayer insulating film 217 is provided with a fourth connection hole 218 that electrically connects the third wiring 216 to a later-described fourth wiring 220 and the pad 221, and the connection hole 218 includes a fourth connection hole 218. A plug 219 is embedded.

また、第4の層間絶縁膜217の上には、第4の配線220と、パッド221が形成されている。第4の層間絶縁膜217の上には、第4の配線220およびパッド221を覆うように保護膜222が形成されており、保護膜222には、パッド221を露出させるパッド開口部223が形成されている。   A fourth wiring 220 and a pad 221 are formed on the fourth interlayer insulating film 217. A protective film 222 is formed on the fourth interlayer insulating film 217 so as to cover the fourth wiring 220 and the pad 221, and a pad opening 223 that exposes the pad 221 is formed in the protective film 222. Has been.

ここで、パッド221は、第3の層間絶縁膜213および第4の層間絶縁膜217を介して金属パターン212と対向しており、金属パターン212はフローティング状態にある。   Here, the pad 221 is opposed to the metal pattern 212 through the third interlayer insulating film 213 and the fourth interlayer insulating film 217, and the metal pattern 212 is in a floating state.

このように構成されたボンディングパッド部分では、プロービングやワイヤボンディングによって第4の層間絶縁膜217および第3の層間絶縁膜213にクラックが発生した場合でも、クラックは金属パターン212で止められる。また、金属パターン212はフローティング状態にあるため、パッド221にかかった応力の影響を極小にでき、第2の層間絶縁膜208、第1の層間絶縁膜204にクラックが発生するのを防止できる。したがって、クラックがシリコン基板201に達するのを防止できる。   In the bonding pad portion configured as described above, even when a crack occurs in the fourth interlayer insulating film 217 and the third interlayer insulating film 213 by probing or wire bonding, the crack is stopped by the metal pattern 212. Further, since the metal pattern 212 is in a floating state, the influence of the stress applied to the pad 221 can be minimized, and the occurrence of cracks in the second interlayer insulating film 208 and the first interlayer insulating film 204 can be prevented. Therefore, the crack can be prevented from reaching the silicon substrate 201.

図10は、メタルパターンによってボンディングパッド下層の絶縁膜に発生したクラックが半導体基板に達するのを防止したPOE型パッドの他の一例である。   FIG. 10 shows another example of the POE type pad in which the crack generated in the insulating film under the bonding pad due to the metal pattern is prevented from reaching the semiconductor substrate.

図10に示すように、シリコン基板301の表面には素子分離絶縁膜302と前記素子分離絶縁膜302によって区画された半導体素子303が形成されている。シリコン基板301上には、素子分離絶縁膜302、半導体素子303を覆うように、第1の層間絶縁膜304が形成されている。第1の層間絶縁膜304には、拡散層303aと後述する第1の配線307とを電気的に接続する第1の接続孔305が形成され、接続孔305には第1のプラグ306が埋め込まれている。   As shown in FIG. 10, an element isolation insulating film 302 and a semiconductor element 303 partitioned by the element isolation insulating film 302 are formed on the surface of the silicon substrate 301. A first interlayer insulating film 304 is formed on the silicon substrate 301 so as to cover the element isolation insulating film 302 and the semiconductor element 303. In the first interlayer insulating film 304, a first connection hole 305 that electrically connects the diffusion layer 303a and a first wiring 307 described later is formed, and the first plug 306 is embedded in the connection hole 305. It is.

また、第1の層間絶縁膜304の上には、第1の配線307が形成されており、さらに、第1の配線307を覆うように第2の層間絶縁膜308が形成されている。第2の層間絶縁膜308には、第1の配線307と後述する第2の配線311とを電気的に接続する第2の接続孔309が形成され、接続孔309には第2のプラグ310が埋め込まれている。   A first wiring 307 is formed on the first interlayer insulating film 304, and a second interlayer insulating film 308 is formed so as to cover the first wiring 307. The second interlayer insulating film 308 is provided with a second connection hole 309 that electrically connects the first wiring 307 and a second wiring 311 described later, and the second plug 310 is formed in the connection hole 309. Is embedded.

また、第2の層間絶縁膜308の上には、第2の配線311と第1のパッド312が形成されており、さらに、第2の配線311と第1のパッド312を覆うように第3の層間絶縁膜313が形成されている。第3の層間絶縁膜313には、第2の配線311と後述する第3の配線316とを電気的に接続する第3の接続孔314aが、また第1のパッド312と後述する第2のパッド317とを電気的に接続する第3の接続孔314bが形成され、接続孔314a,314bには第3のプラグ315が埋め込まれている。   In addition, a second wiring 311 and a first pad 312 are formed on the second interlayer insulating film 308, and the third wiring 311 and the first pad 312 are covered so as to cover the third wiring 311 and the first pad 312. An interlayer insulating film 313 is formed. The third interlayer insulating film 313 includes a third connection hole 314a that electrically connects the second wiring 311 and a third wiring 316 described later, and a second pad 312 described later. A third connection hole 314b that electrically connects to the pad 317 is formed, and a third plug 315 is embedded in the connection holes 314a and 314b.

また、第3の層間絶縁膜313の上には、第3の配線316と第2のパッド317が形成されており、さらに、第3の配線316を覆うように第4の層間絶縁膜318が形成されている。第4の層間絶縁膜318には、第3の配線316と後述する第4の配線321とを電気的に接続する第4の接続孔319aが、また第2のパッド317と後述する第3のパッド322を電気的に接続する第4の接続孔319bが形成され、接続孔319a,319bには第4のプラグ320が埋め込まれている。   A third wiring 316 and a second pad 317 are formed on the third interlayer insulating film 313, and a fourth interlayer insulating film 318 is formed so as to cover the third wiring 316. Is formed. The fourth interlayer insulating film 318 includes a fourth connection hole 319a that electrically connects the third wiring 316 and a fourth wiring 321 described later, and a second pad 317 and a third wiring described later. A fourth connection hole 319b for electrically connecting the pad 322 is formed, and a fourth plug 320 is embedded in the connection holes 319a and 319b.

また、第4の層間絶縁膜318の上には、第4の配線321と、第3のパッド322が形成されている。第4の層間絶縁膜318の上には、第4の配線321および第3のパッド322を覆うように保護膜323が形成されており、保護膜323には、第3のパッド322を露出させるパッド開口部324が形成されている。   A fourth wiring 321 and a third pad 322 are formed on the fourth interlayer insulating film 318. A protective film 323 is formed on the fourth interlayer insulating film 318 so as to cover the fourth wiring 321 and the third pad 322, and the third pad 322 is exposed to the protective film 323. A pad opening 324 is formed.

ここで、第2のパッド317はパッド開口部324の下層を除いた領域に形成され、第3のパッド322と第1のパッド312は、第3の層間絶縁膜313および第4の層間絶縁膜318を介して対向している。また、第3のパッド322と第1のパッド312は、周囲部に形成された第4のプラグ320と第2のパッド317と第3のプラグ315と通じて電気的に接続されている。   Here, the second pad 317 is formed in a region excluding the lower layer of the pad opening 324, and the third pad 322 and the first pad 312 are the third interlayer insulating film 313 and the fourth interlayer insulating film. Opposite via 318. In addition, the third pad 322 and the first pad 312 are electrically connected through the fourth plug 320, the second pad 317, and the third plug 315 formed in the peripheral portion.

このように構成されたパッドにおいても、プロービングやワイヤボンディングによって第4の層間絶縁膜318および第3の層間絶縁膜313に発生したクラックは、第1のパッド312で止められる。また、第3のパッド322と第1のパッド312はパッド開口324の周囲部のみで接続されているため、プロービングまたはボンディングの際に第3のパッド322にかかる負荷がそのまま第1のパッド312まで及ぶことはなく、第2の層間絶縁膜308にクラックが発生するのを防止できる。したがって、クラックが半導体基板301に達するのを防止できる。
特開2001−7113号公報 特開平11−186320号公報
Even in the pad configured as described above, cracks generated in the fourth interlayer insulating film 318 and the third interlayer insulating film 313 by probing or wire bonding are stopped by the first pad 312. Further, since the third pad 322 and the first pad 312 are connected only at the periphery of the pad opening 324, the load applied to the third pad 322 during probing or bonding is directly applied to the first pad 312. Therefore, the second interlayer insulating film 308 can be prevented from cracking. Therefore, the crack can be prevented from reaching the semiconductor substrate 301.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-7113 Japanese Patent Laid-Open No. 11-186320

しかしながら、図9、図10に示したように従来のボンディングパッドの構成では、金属パターン212とパッド221(図9)、第1のパッド312と第3のパッド322(図10)は少なくとも2層以上の層間絶縁膜を介して形成する必要があった。1層の層間絶縁膜しか介さない場合、パッド221(図9)、第3のパッド322(図10)がはがれ易く、ワイヤボンディング不良や半導体パッケージのアセンブリ特性低下などの問題が発生することがあった。これは、クラックの発生によってボンディングパッド部の強度が低下していることに加え、パッド221(図9)、第3のパッド322(図10)と第4のプラグ(タングステンプラグ)219,320との接続強度が弱いためである。   However, as shown in FIGS. 9 and 10, in the conventional bonding pad configuration, the metal pattern 212 and the pad 221 (FIG. 9), the first pad 312 and the third pad 322 (FIG. 10) are at least two layers. It was necessary to form through the above interlayer insulating film. If only one interlayer insulating film is interposed, the pad 221 (FIG. 9) and the third pad 322 (FIG. 10) are easy to peel off, which may cause problems such as defective wire bonding and degradation of assembly characteristics of the semiconductor package. It was. This is because, in addition to the strength of the bonding pad portion being reduced due to the occurrence of cracks, the pad 221 (FIG. 9), the third pad 322 (FIG. 10), and the fourth plugs (tungsten plugs) 219 and 320 This is because the connection strength is weak.

この場合、ボンディングパッド下に形成される集積回路において、使用可能な配線数が減少するため集積度が低下し、POE化してもチップサイズを十分に縮小できない問題があった。すなわち、図9の例では、金属パターン212とパッド221との間に2層の層間絶縁膜213,217が介装されており、金属パターン212の下には2層の層間絶縁膜204,208しかないことから、使用可能な配線は第1の配線207のみとなり、集積度が低下する。また、図10の例では、第1のパッド312と第3のパッド322との間に2層の層間絶縁膜313,318が介装されており、第1のパッド312の下には2層の層間絶縁膜304,308しかないことから、使用可能な配線は第1の配線307のみとなり、集積度が低下する。   In this case, in the integrated circuit formed under the bonding pad, the number of usable wires is reduced, so that the degree of integration is lowered, and there is a problem that the chip size cannot be sufficiently reduced even if POE is used. That is, in the example of FIG. 9, two layers of interlayer insulating films 213 and 217 are interposed between the metal pattern 212 and the pad 221, and two layers of interlayer insulating films 204 and 208 are disposed under the metal pattern 212. Therefore, only the first wiring 207 can be used, and the degree of integration decreases. In the example of FIG. 10, two layers of interlayer insulating films 313 and 318 are interposed between the first pad 312 and the third pad 322, and two layers are provided below the first pad 312. Therefore, only the first wiring 307 can be used, and the degree of integration is reduced.

本発明の請求項1に記載の半導体装置は、半導体基板上に形成された一の絶縁膜と、前記一の絶縁膜の上に形成された一の金属パターンと、前記一の絶縁膜および前記一の金属パターンの上に形成された他の絶縁膜と、前記他の絶縁膜の上に前記一の金属パターンと対向して形成された他の金属パターンと、前記他の金属パターンの周囲に配置して、前記他の絶縁膜中に形成された接続孔とを備え、前記接続孔を通じて前記一の金属パターンと前記他の金属パターンを直接接触させて電気的に接続することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: one insulating film formed on a semiconductor substrate; one metal pattern formed on the one insulating film; the one insulating film; Another insulating film formed on one metal pattern, another metal pattern formed on the other insulating film so as to face the one metal pattern, and around the other metal pattern And a connection hole formed in the other insulating film, wherein the one metal pattern and the other metal pattern are in direct contact with each other and electrically connected through the connection hole. .

本発明の請求項2に記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記接続孔のアスペクト比が1以下であることを特徴とする。   A semiconductor device according to a second aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, characterized in that an aspect ratio of the connection hole is 1 or less.

本発明の請求項3に記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記接続孔が前記他の金属パターンの周囲を取り巻く溝からなることを特徴とする。   A semiconductor device according to a third aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, characterized in that the connection hole comprises a groove surrounding the other metal pattern.

本発明の請求項4に記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記接続孔の底部に露出した、前記一の金属パターンの表面が凹凸形状になっていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the surface of the one metal pattern exposed at the bottom of the connection hole has an uneven shape. .

本発明の請求項5に記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に一の絶縁膜を形成する工程と、前記一の絶縁膜の上に一の金属パターンを形成する工程と、前記一の絶縁膜と前記一の金属パターンの上に他の絶縁膜を形成する工程と、前記他の絶縁膜中に接続孔を形成する工程と、前記他の絶縁膜の上と前記接続孔の内に他の金属パターンを形成する工程とを含み、前記接続孔は前記他の金属パターンの周囲に配置され、前記接続孔を通じて前記一の金属パターンと前記他の金属パターンを直接接触させて電気的に接続することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a single insulating film on a semiconductor substrate; forming a single metal pattern on the single insulating film; Forming another insulating film on the insulating film and the one metal pattern; forming a connection hole in the other insulating film; and on the other insulating film and in the connection hole And forming the other metal pattern on the periphery of the other metal pattern, and electrically connecting the one metal pattern and the other metal pattern directly through the connection hole. It is characterized by connecting to.

本発明の請求項6に記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に一の絶縁膜を形成する工程と、前記一の絶縁膜の上に一の金属パターンを形成する工程と、前記一の絶縁膜と前記一の金属パターンの上に他の絶縁膜を形成する工程と、前記他の絶縁膜中に接続孔を形成する工程と、前記接続孔の底部に露出した前記一の金属パターン表面を凹凸形状にする工程と、前記他の絶縁膜の上と前記接続孔の内に他の金属パターンを形成する工程とを含み、前記接続孔は前記他の金属パターンの周囲に配置され、前記接続孔を通じて前記一の金属パターンと前記他の金属パターンを直接接触させて電気的に接続することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a single insulating film on a semiconductor substrate; forming a single metal pattern on the single insulating film; Forming another insulating film on the insulating film and the one metal pattern, forming a connection hole in the other insulating film, and the one metal pattern exposed at the bottom of the connection hole A step of forming an uneven surface, and a step of forming another metal pattern on the other insulating film and in the connection hole, the connection hole being disposed around the other metal pattern, The one metal pattern and the other metal pattern are in direct contact with each other and electrically connected through the connection hole.

本発明の半導体装置およびその製造方法によると、他の金属パターンの下層に他の絶縁膜を介して一の金属パターンが形成されているので、プロービングまたはワイヤボンディングの際に他の絶縁膜にクラックが発生しても、一の金属パターンで止められる。また、一の金属パターンと他の金属パターンは、他の金属パターン周囲部に設けられた接続孔を通じてのみ接続されているので、プロービングまたはワイヤボンディングの際に他の金属パターンにかかる負荷がそのまま一の金属パターンまで及ぶことはない。これにより、一の絶縁膜にクラックが発生するのを防止できる。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention, since one metal pattern is formed below another metal pattern via another insulating film, the other insulating film is cracked during probing or wire bonding. Even if this occurs, it can be stopped with a single metal pattern. In addition, since one metal pattern and another metal pattern are connected only through connection holes provided around the other metal pattern, the load applied to the other metal pattern during probing or wire bonding is kept as it is. The metal pattern does not extend to. Thereby, it is possible to prevent cracks from occurring in one insulating film.

また、他の金属パターンは、接続孔に埋め込まれて他の絶縁膜を覆い囲むように形成されているため、従来の平坦な下地の上に形成された金属パターンに比べてはがれに対する強度が向上する。また、一の金属パターンと他の金属パターンを直接接続することにより、そして接続部分における一の金属パターンの表面を凹凸形状にすることにより、一の金属パターンと他の金属パターンが密接に接続され、他の金属パターンのはがれに対する強度がより一層向上する。   In addition, the other metal pattern is embedded in the connection hole so as to cover the other insulating film, so the strength against peeling is improved compared to the conventional metal pattern formed on a flat base. To do. In addition, by directly connecting one metal pattern and another metal pattern, and by making the surface of the one metal pattern at the connection part uneven, the one metal pattern and the other metal pattern are closely connected. Further, the strength against peeling of other metal patterns is further improved.

本発明の半導体装置およびその製造方法によると、検査時のプロービング又はワイヤボンディングの際に、パッド下層の層間絶縁膜にクラックが達するのを防止でき、さらにワイヤボンディングでのパッドはがれを防止でき、パッド下層の領域を有効に活用してチップ面積を縮小でき、チップコストを低減できる。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to prevent cracks from reaching the interlayer insulating film under the pad during probing or wire bonding at the time of inspection, and further to prevent pad peeling during wire bonding. The chip area can be reduced by effectively utilizing the lower layer area, and the chip cost can be reduced.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るボンディングパッド構造を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bonding pad structure according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、シリコン基板101の表面には素子分離絶縁膜102と前記素子分離絶縁膜102によって区画された半導体素子103が形成されている。半導体素子103には、拡散層103a、ゲート絶縁膜103b、ゲート電極103c、サイドウォール103dが形成されている。シリコン基板101上には、素子分離絶縁膜102、半導体素子103を覆うように、第1の層間絶縁膜104が形成されている。第1の層間絶縁膜104には、拡散層103aと後述する第1の配線107とを電気的に接続する第1の接続孔105が形成され、接続孔105には第1のプラグ106が埋め込まれている。   As shown in FIG. 1, an element isolation insulating film 102 and a semiconductor element 103 partitioned by the element isolation insulating film 102 are formed on the surface of a silicon substrate 101. In the semiconductor element 103, a diffusion layer 103a, a gate insulating film 103b, a gate electrode 103c, and a sidewall 103d are formed. A first interlayer insulating film 104 is formed on the silicon substrate 101 so as to cover the element isolation insulating film 102 and the semiconductor element 103. A first connection hole 105 is formed in the first interlayer insulating film 104 to electrically connect the diffusion layer 103a and a first wiring 107 described later. A first plug 106 is embedded in the connection hole 105. It is.

また、第1の層間絶縁膜104の上には、第1の配線107が形成されており、さらに、第1の配線107を覆うように第2の層間絶縁膜108が形成されている。第2の層間絶縁膜108には、第1の配線107と後述する第2の配線111とを電気的に接続する第2の接続孔109が形成され、接続孔109には第2のプラグ110が埋め込まれている。   A first wiring 107 is formed on the first interlayer insulating film 104, and a second interlayer insulating film 108 is formed so as to cover the first wiring 107. A second connection hole 109 that electrically connects the first wiring 107 and a second wiring 111 to be described later is formed in the second interlayer insulating film 108, and the second plug 110 is formed in the connection hole 109. Is embedded.

また、第2の層間絶縁膜108の上には、第2の配線111が形成されており、さらに、第2の配線111を覆うように第3の層間絶縁膜112が形成されている。第3の層間絶縁膜112には、第2の配線111と後述する第3の配線115と第1のパッド116を電気的に接続する第3の接続孔113が形成され、接続孔113には第3のプラグ114が埋め込まれている。   A second wiring 111 is formed on the second interlayer insulating film 108, and a third interlayer insulating film 112 is formed so as to cover the second wiring 111. The third interlayer insulating film 112 is formed with a third connection hole 113 that electrically connects the second wiring 111, a third wiring 115 described later, and the first pad 116. A third plug 114 is embedded.

また、第3の層間絶縁膜112の上には、第3の配線115および第1のパッド116が形成されており、さらに、第3の配線115および第1のパッド116を覆うように第4の層間絶縁膜117が形成されている。第4の層間絶縁膜117には、第3の配線115および第1のパッド116と、後述する第4の配線118および第2のパッド119を電気的に接続する第4の接続孔120a,120bが形成されている。   In addition, a third wiring 115 and a first pad 116 are formed on the third interlayer insulating film 112, and a fourth wiring is formed so as to cover the third wiring 115 and the first pad 116. An interlayer insulating film 117 is formed. The fourth interlayer insulating film 117 includes fourth connection holes 120a and 120b that electrically connect the third wiring 115 and the first pad 116 to a fourth wiring 118 and a second pad 119 described later. Is formed.

また、第4の層間絶縁膜117の上には、第3の配線115と第4の接続孔120aを通して直接接続する第4の配線118が形成されていると共に、第1のパッド116と第4の層間絶縁膜117を介して対抗し、さらに第1のパッド116と接続孔120bを通して直接接続する第2のパッド119が形成されている。第4の層間絶縁膜117の上には、第4の配線118および第2のパッド119を覆うように保護膜121が形成されており、保護膜121には、第2のパッド119を露出させるパッド開口部122が形成されている。   On the fourth interlayer insulating film 117, a fourth wiring 118 that is directly connected to the third wiring 115 through the fourth connection hole 120a is formed, and the first pad 116 and the fourth wiring are connected. A second pad 119 is formed which is opposed to the first interlayer insulating film 117 and is directly connected to the first pad 116 through the connection hole 120b. A protective film 121 is formed on the fourth interlayer insulating film 117 so as to cover the fourth wiring 118 and the second pad 119, and the second pad 119 is exposed to the protective film 121. A pad opening 122 is formed.

なお、請求項1と本実施形態の関係は、半導体基板がシリコン基板101、一の絶縁膜が第3の層間絶縁膜112、一の金属パターンが第1のパッド116、他の絶縁膜が第4の層間絶縁膜117、他の金属パターンが第2のパッド119、接続孔が第4の接続孔120bにそれぞれ対応している。   The relationship between claim 1 and this embodiment is that the semiconductor substrate is the silicon substrate 101, one insulating film is the third interlayer insulating film 112, one metal pattern is the first pad 116, and the other insulating film is the first. The fourth interlayer insulating film 117, the other metal patterns correspond to the second pads 119, and the connection holes correspond to the fourth connection holes 120b, respectively.

また、本実施形態において、第1のパッド116は、第3のプラグ114を通して第2の配線111と接続し、下層の半導体素子103と電気的に導通しているが、第1のパッド116と第3の配線115を直接に接続させてもよいし、第2のパッド119と第4の配線118を直接に接続させてもよい。   In this embodiment, the first pad 116 is connected to the second wiring 111 through the third plug 114 and is electrically connected to the lower semiconductor element 103. The third wiring 115 may be directly connected, or the second pad 119 and the fourth wiring 118 may be directly connected.

ここで、第1のプラグ106、第2のプラグ110、第3のプラグ114はタングステンよりなる。また、第1の配線107、第2の配線111、第3の配線115、第4の配線118、第1のパッド116、第2のパッド119は、アルミニウムを主層とし下層からチタン、窒化チタン、アルミニウム、窒化チタンの積層メタルからなる。   Here, the first plug 106, the second plug 110, and the third plug 114 are made of tungsten. The first wiring 107, the second wiring 111, the third wiring 115, the fourth wiring 118, the first pad 116, and the second pad 119 have aluminum as a main layer and titanium and titanium nitride from the lower layer. Made of laminated metal of aluminum, titanium nitride.

図2は、第1の実施形態のパッドの平面図である。   FIG. 2 is a plan view of the pad according to the first embodiment.

図2に示すように、第1のパッド116は第2のパッド119より大きくなるように形成されている。また、接続孔120bはパッド開口部122の周囲に形成されている。   As shown in FIG. 2, the first pad 116 is formed to be larger than the second pad 119. Further, the connection hole 120 b is formed around the pad opening 122.

本実施形態のパッド構造では、第1のパッド116と第2のパッド119がパッド開口部122の周囲部のみで接続されているため、プロービングまたはボンディングの際に第2のパッド119にかかる負荷がそのまま第1のパッド116まで及ぶことはなく、第3の層間絶縁膜112にクラックが発生するのを防止できる。詳細に説明すると、プロービングまたはボンディングの際に第2のパッド119にかかる応力は、パッド開口部122の中心付近を主にして、図1に示した矢印123の方向に加えられる。加えられた負荷が大きい場合には、第4の層間絶縁膜117にクラックが発生し、これによって応力が分散され、第1のパッド116には大きな負荷が及ばない。第4の層間絶縁膜117にクラックが発生した場合、クラックは第1のパッド116で止められる。つまり、本実施形態の第1のパッド116は、前記従来例で、図9中に示した金属パターン212や、図10中に示した第1のパッド312と同様の機能を有し、第3の層間絶縁膜112以下にクラックが発生するのを防止できる。   In the pad structure of the present embodiment, since the first pad 116 and the second pad 119 are connected only at the periphery of the pad opening 122, the load applied to the second pad 119 during probing or bonding is reduced. It does not reach the first pad 116 as it is, and it is possible to prevent the third interlayer insulating film 112 from cracking. More specifically, the stress applied to the second pad 119 during probing or bonding is applied mainly in the vicinity of the center of the pad opening 122 in the direction of the arrow 123 shown in FIG. When the applied load is large, cracks are generated in the fourth interlayer insulating film 117, whereby stress is dispersed and the first pad 116 does not receive a large load. When a crack occurs in the fourth interlayer insulating film 117, the crack is stopped by the first pad 116. That is, the first pad 116 of this embodiment has the same function as the metal pattern 212 shown in FIG. 9 and the first pad 312 shown in FIG. The generation of cracks in the interlayer insulating film 112 and below can be prevented.

一方、第2のパッド119は接続孔120bに埋め込まれて第4の層間絶縁膜117を覆い囲むように形成されているため、従来の平坦な下地の上に形成されたパッドよりはがれに対する強度が向上している。さらに、第2のパッド119と第1のパッド116とは、第2のパッド119を構成するチタン膜と第1のパッド116のアルミニウム膜とで密接に接続されているため、前記第2の従来例(図10)に示されるように第2のパッドのチタン膜とタングステンプラグで接続されたパッドよりはがれに対する強度が向上している。   On the other hand, since the second pad 119 is formed so as to be embedded in the connection hole 120b so as to cover the fourth interlayer insulating film 117, the second pad 119 has higher strength against peeling than the pad formed on the conventional flat base. It has improved. Further, since the second pad 119 and the first pad 116 are closely connected to each other by the titanium film constituting the second pad 119 and the aluminum film of the first pad 116, the second conventional art. As shown in the example (FIG. 10), the strength against peeling is improved compared to the pad of the second pad connected by the titanium film and the tungsten plug.

このように、本実施形態のボンディングパッド構造によれば、多層配線の上から2層の配線でパッドを構成でき、パッド下層の層間絶縁膜にクラックが達するのを防止でき、さらにパッドはがれに対する強度を向上でき、パッド下層の領域を有効活用できるためチップ面積を縮小でき、チップコストを低減できる。すなわち、第1のパッド116上に第2のパッド119が直接接続されており、第1のパッド116下には3層の層間絶縁膜104,108,112が存在し、第1の配線107と第2の配線111が使用可能であるため、集積度が低下せず、POE化してチップサイズを十分に縮小できる。   As described above, according to the bonding pad structure of the present embodiment, the pad can be constituted by two layers of wiring from the top of the multilayer wiring, cracks can be prevented from reaching the interlayer insulating film below the pad, and the strength against the pad peeling can be prevented. And the area under the pad can be effectively utilized, so that the chip area can be reduced and the chip cost can be reduced. That is, the second pad 119 is directly connected to the first pad 116, and the three layers of the interlayer insulating films 104, 108, and 112 exist below the first pad 116. Since the second wiring 111 can be used, the degree of integration does not decrease, and the chip size can be sufficiently reduced by POE.

なお、接続孔120bの径が小さいと、孔の側壁部において第2のパッド119の膜厚が極端に薄くなり、パッドはがれに対する強度が低下する。このため接続孔120bは深さと径寸法の比(アスペクト比)を1以下にすることが望ましい。本実施形態では、接続孔120bの深さは約1μmなので、孔の径を1μm以上に設定している。   When the diameter of the connection hole 120b is small, the film thickness of the second pad 119 is extremely thin at the side wall portion of the hole, and the strength against the pad peeling is reduced. Therefore, it is desirable that the connection hole 120b has a depth / diameter dimension ratio (aspect ratio) of 1 or less. In this embodiment, since the depth of the connection hole 120b is about 1 μm, the diameter of the hole is set to 1 μm or more.

(第2の実施形態)
図3に示す平面図を用いて、本発明の第2の実施形態を説明する。この実施形態で示されるパッドの断面構造は、第1の実施形態と同様であるので、ここでは第1の実施形態と異なる点のみを図3に示すパッド平面図を用いて説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the plan view shown in FIG. Since the cross-sectional structure of the pad shown in this embodiment is the same as that of the first embodiment, only the differences from the first embodiment will be described with reference to the pad plan view shown in FIG.

図3に示すように、本実施形態では第1の実施形態の接続孔120bを、パッド開口部122を取り巻く接続溝120cとしている。接続溝120cによって、パッドはがれに対する強度が第1の実施形態より向上する。また、第4の層間絶縁膜117に発生したクラックが横方向に広がった場合でも、接続溝120cに埋め込まれた第2のパッド119によって止めることができる。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the connection hole 120 b of the first embodiment is a connection groove 120 c surrounding the pad opening 122. Due to the connection groove 120c, the strength against pad peeling is improved as compared with the first embodiment. Further, even when a crack generated in the fourth interlayer insulating film 117 spreads in the lateral direction, it can be stopped by the second pad 119 embedded in the connection groove 120c.

このように、本実施形態のボンディングパッド構造によれば、多層配線の上から2層の配線でパッドを構成でき、パッド下層の層間絶縁膜とさらにパッド領域以外の層間絶縁膜にクラックが達するのを防止でき、さらにパッドはがれに対する強度を第1の実施形態より向上でき、パッド下層の領域を有効活用できるためチップ面積を縮小でき、チップコストを低減できる。   As described above, according to the bonding pad structure of the present embodiment, a pad can be configured with two layers of wiring from the top of the multilayer wiring, and cracks reach the interlayer insulating film under the pad and the interlayer insulating film other than the pad region. Further, the strength against pad peeling can be improved as compared with the first embodiment, and the area under the pad can be effectively used, so that the chip area can be reduced and the chip cost can be reduced.

(第3の実施形態)
図4に示す第1のパッドと第2のパッドの接続部を拡大した断面図を用いて、本発明の第3の実施形態を説明する。この実施形態で示されるパッド部全体の断面構造および平面構造は、第1の実施形態および第2の実施形態と同様であるから、ここでは第1の実施形態および第2の実施形態と異なる点のみを図4に示す断面図を用いて説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to an enlarged cross-sectional view of the connection portion between the first pad and the second pad shown in FIG. The cross-sectional structure and planar structure of the entire pad portion shown in this embodiment are the same as those in the first embodiment and the second embodiment, and are different here from the first embodiment and the second embodiment. Only will be described with reference to the cross-sectional view shown in FIG.

図4には、接続孔120bまたは接続溝120c部分を通して第1のパッド116と第2のパッド119が接続されている構造が拡大して示されている。図4において、116aは第1のパッド116を構成するアルミニウム膜、116bはアルミニウム粒境界、116cは窒化チタン膜であり、119a,119b,119cはそれぞれ第2のパッド119を構成するチタン膜、窒化チタン膜、アルミニウム膜である。   FIG. 4 shows an enlarged structure in which the first pad 116 and the second pad 119 are connected through the connection hole 120b or the connection groove 120c. In FIG. 4, 116a is an aluminum film constituting the first pad 116, 116b is an aluminum grain boundary, 116c is a titanium nitride film, 119a, 119b, and 119c are a titanium film and nitride that constitute the second pad 119, respectively. Titanium film and aluminum film.

図4に示すように、本実施形態ではアルミニウム膜116aの表面部分が、凹凸形状に加工されている。凹凸は、他の接続孔底部のアルミニウム膜より大きく、特にアルミニウム粒の境界部116bで約20nm以上の凹みが形成されている。この凹凸形状にすることによって、アルミニウム膜116aとチタン膜119aはより密接に接続される。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the surface portion of the aluminum film 116a is processed into an uneven shape. The unevenness is larger than the aluminum film at the bottom of the other connection hole, and in particular, a recess of about 20 nm or more is formed at the boundary portion 116b of the aluminum grain. By making this uneven shape, the aluminum film 116a and the titanium film 119a are more closely connected.

このように、本実施形態のボンディングパッド構造によれば、第1の実施形態および第2の実施形態と同様の効果を有しながら、さらにパッドはがれに対する強度を向上できる。したがって、パッド下層の領域を有効活用できるためチップ面積を縮小でき、チップコストを低減できる。   Thus, according to the bonding pad structure of this embodiment, the strength against pad peeling can be further improved while having the same effects as those of the first embodiment and the second embodiment. Therefore, the area under the pad can be used effectively, so that the chip area can be reduced and the chip cost can be reduced.

(第4の実施形態)
図5〜図8は、第4の実施形態のボンディングパッドの製造方法を示す工程順の断面図である。本実施形態は、第3の実施形態のボンディングパッドの製造方法に関するものである。
(Fourth embodiment)
5 to 8 are cross-sectional views in order of steps showing the method for manufacturing the bonding pad of the fourth embodiment. The present embodiment relates to a bonding pad manufacturing method according to the third embodiment.

まず、図5に示す工程で、シリコン基板101の表面に素子分離絶縁膜102と前記素子分離絶縁膜102によって区画された半導体素子103を形成する。半導体素子103には、拡散層103a、ゲート絶縁膜103b、ゲート電極103c、サイドウォール103dが形成されている。次に、シリコン基板101上に、素子分離絶縁膜102、半導体素子103を覆うように、第1の層間絶縁膜104を形成する。次に、第1の層間絶縁膜104に、拡散層103aと後述する第1の配線107とを電気的に接続する第1の接続孔105を形成し、続いて接続孔105に第1のプラグ106を埋め込む。   First, in the step shown in FIG. 5, the element isolation insulating film 102 and the semiconductor element 103 partitioned by the element isolation insulating film 102 are formed on the surface of the silicon substrate 101. In the semiconductor element 103, a diffusion layer 103a, a gate insulating film 103b, a gate electrode 103c, and a sidewall 103d are formed. Next, a first interlayer insulating film 104 is formed on the silicon substrate 101 so as to cover the element isolation insulating film 102 and the semiconductor element 103. Next, a first connection hole 105 for electrically connecting the diffusion layer 103a and a first wiring 107 described later is formed in the first interlayer insulating film 104, and then a first plug is formed in the connection hole 105. 106 is embedded.

次に、第1の層間絶縁膜104の上に、第1の配線107を形成し、さらに、第1の配線107を覆うように第2の層間絶縁膜108を形成する。次に、第2の層間絶縁膜108に、第1の配線107と後述する第2の配線111とを電気的に接続する第2の接続孔109を形成し、続いて接続孔109に第2のプラグ110を埋め込む。   Next, a first wiring 107 is formed on the first interlayer insulating film 104, and a second interlayer insulating film 108 is formed so as to cover the first wiring 107. Next, a second connection hole 109 that electrically connects the first wiring 107 and a second wiring 111 to be described later is formed in the second interlayer insulating film 108, and then the second connection hole 109 is formed with a second connection hole 109. The plug 110 is embedded.

次に、第2の層間絶縁膜108の上に、第2の配線111を形成し、さらに、第2の配線111を覆うように第3の層間絶縁膜112を形成する。次に、第3の層間絶縁膜112に、第2の配線111と後述する第3の配線115および第1のパッド116を電気的に接続する第3の接続孔113を形成し、接続孔113には第3のプラグ114を埋め込む。   Next, a second wiring 111 is formed on the second interlayer insulating film 108, and a third interlayer insulating film 112 is formed so as to cover the second wiring 111. Next, a third connection hole 113 is formed in the third interlayer insulating film 112 to electrically connect the second wiring 111 to a third wiring 115 and a first pad 116 described later. Is embedded with a third plug 114.

次に、図6に示す工程で、第3の層間絶縁膜112の上に、金属層を形成しフォトリソグラフィによるレジスト(図示せず)をマスクにして前記金属層をパターニングして、第3の配線115および第1のパッド116を形成する。さらに、第3の配線115および第1のパッド116を覆うように第4の層間絶縁膜117を形成する。次いで、フォトリソグラフィによるレジスト(図示せず)をマスクにして、第4の層間絶縁膜117をドライエッチングして、第3の配線115と後述する第4の配線118とを、第1のパッド116と後述する第2のパッド119とを、それぞれ電気的に接続する第4の接続孔120a,120bを形成する。ここで、接続孔120bの直径は、前記第1の接続孔105、第2の接続孔109、第3の接続孔113の直径にくらべて大きく、孔のアスペクト比が1以下程度の大きなサイズに開口する。   Next, in the step shown in FIG. 6, a metal layer is formed on the third interlayer insulating film 112, and the metal layer is patterned using a resist (not shown) by photolithography as a mask to form a third layer. A wiring 115 and a first pad 116 are formed. Further, a fourth interlayer insulating film 117 is formed so as to cover the third wiring 115 and the first pad 116. Next, using the resist (not shown) by photolithography as a mask, the fourth interlayer insulating film 117 is dry-etched so that the third wiring 115 and a fourth wiring 118 described later are connected to the first pad 116. And a second pad 119 described later are formed as fourth connection holes 120a and 120b. Here, the diameter of the connection hole 120b is larger than the diameters of the first connection hole 105, the second connection hole 109, and the third connection hole 113, and the hole has an aspect ratio of about 1 or less. Open.

次に、図7に示す工程で、アルゴンイオンミリング法により接続孔120b底部に露出した第1のパッド116のアルミニウム表面をエッチングして、表面を凹凸形状にする。本工程において、アルミニウム粒の境界部116bが特にエッチングが速く進行するため深い凹部が形成される。   Next, in the step shown in FIG. 7, the aluminum surface of the first pad 116 exposed at the bottom of the connection hole 120b is etched by an argon ion milling method to make the surface uneven. In this step, since the etching proceeds particularly fast in the boundary portion 116b of the aluminum grain, a deep recess is formed.

次に、図8に示す工程で、第4の層間絶縁膜117および第4の接続孔120a,120bの上に、第4の配線118および第2のパッド119となる金属層を形成する。続いて、フォトリソグラフィによるレジスト(図示せず)をマスクにして、前記金属層をパターニングして、第4の配線118および第2のパッド119を形成する。最後に、第4の層間絶縁膜117と、第4の配線118と、第2のパッド119とを覆うように保護膜121を形成した後、保護膜121に第2のパッド119を露出させるパッド開口部122を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 8, a metal layer to be the fourth wiring 118 and the second pad 119 is formed on the fourth interlayer insulating film 117 and the fourth connection holes 120a and 120b. Subsequently, the metal layer is patterned using a photolithography resist (not shown) as a mask to form the fourth wiring 118 and the second pad 119. Finally, a protective film 121 is formed so as to cover the fourth interlayer insulating film 117, the fourth wiring 118, and the second pad 119, and then the pad that exposes the second pad 119 to the protective film 121. Opening 122 is formed.

このように、本発明の第4の実施形態のボンディングパッドの製造方法によれば、第3の実施形態のパッドを形成でき、第1の実施形態および第2の実施形態と同様の効果を有しながら、さらにパッドはがれに対する強度を向上できる。したがって、パッド下層の領域を有効活用できるためチップ面積を縮小でき、チップコストを低減できる。   Thus, according to the bonding pad manufacturing method of the fourth embodiment of the present invention, the pad of the third embodiment can be formed, and the same effects as those of the first and second embodiments are obtained. However, the strength against pad peeling can be further improved. Therefore, the area under the pad can be used effectively, so that the chip area can be reduced and the chip cost can be reduced.

なお、接続孔120a底部に露出した第3の配線115も、第1のパッド116と同様、アルゴンイオンミリング法により第3の配線115のアルミニウム表面をエッチングして、表面を凹凸形状にすることができる。   Note that the surface of the third wiring 115 exposed at the bottom of the connection hole 120a can also be made uneven by etching the aluminum surface of the third wiring 115 by an argon ion milling method, like the first pad 116. it can.

また、第1,2の実施形態のパッドの製造方法に関しても、図5,6,8に示す工程と同様にして製造することができる。   Further, the pad manufacturing methods of the first and second embodiments can be manufactured in the same manner as the steps shown in FIGS.

本発明は、半導体素子上にボンディングパッドを形成するPOE型プローブパッドを有する半導体装置における電極パッドと配線層との接続構造に有用である。   The present invention is useful for a connection structure between an electrode pad and a wiring layer in a semiconductor device having a POE type probe pad for forming a bonding pad on a semiconductor element.

本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の断面図Sectional drawing of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置のパッド部の平面図The top view of the pad part of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置のパッド部の平面図The top view of the pad part of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の第1のパッドと第2のパッドの接続部を拡大した部分断面図The fragmentary sectional view which expanded the connection part of the 1st pad and the 2nd pad of the semiconductor device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図Sectional drawing of order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図Sectional drawing of order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図Sectional drawing of order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図Sectional drawing of order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention 従来に係るボンディングパッド部を有する半導体装置の断面図Sectional drawing of the semiconductor device which has the bonding pad part which concerns on the past 従来に係るボンディングパッド部を有する半導体装置の断面図Sectional drawing of the semiconductor device which has the bonding pad part which concerns on the past

符号の説明Explanation of symbols

101 シリコン基板(半導体基板)
102 素子分離絶縁膜
103 半導体素子
103a 拡散層
103b ゲート酸化膜
103c ゲート電極
103d サイドウォール
104 第1の層間絶縁膜
105 第1の接続孔
106 第1のプラグ
107 第1の配線
108 第2の層間絶縁膜
109 第2の接続孔
110 第2のプラグ
111 第2の配線
112 第3の層間絶縁膜(一の絶縁膜)
113 第3の接続孔
114 第3のプラグ
115 第3の配線
116 第1のパッド(一の金属パターン)
116a アルミニウム膜
116b アルミニウム粒境界
116c 窒化チタン膜
117 第4の層間絶縁膜(他の絶縁膜)
118 第4の配線
119 第2のパッド(他の金属パターン)
119a チタン膜
119b 窒化チタン膜
119c アルミニウム膜
120a 第4の接続孔
120b 第4の接続孔
120c 接続溝
121 保護膜
122 パッド開口
123 応力のかかる方向
101 Silicon substrate (semiconductor substrate)
102 Element isolation insulating film 103 Semiconductor element 103a Diffusion layer 103b Gate oxide film 103c Gate electrode 103d Side wall 104 First interlayer insulating film 105 First connection hole 106 First plug 107 First wiring 108 Second interlayer insulation Film 109 Second connection hole 110 Second plug 111 Second wiring 112 Third interlayer insulating film (one insulating film)
113 3rd connection hole 114 3rd plug 115 3rd wiring 116 1st pad (one metal pattern)
116a Aluminum film 116b Aluminum grain boundary 116c Titanium nitride film 117 Fourth interlayer insulating film (other insulating film)
118 4th wiring 119 2nd pad (other metal pattern)
119a Titanium film 119b Titanium nitride film 119c Aluminum film 120a Fourth connection hole 120b Fourth connection hole 120c Connection groove 121 Protective film 122 Pad opening 123 Stress application direction

Claims (6)

半導体基板上に形成された一の絶縁膜と、
前記一の絶縁膜の上に形成された一の金属パターンと、
前記一の絶縁膜および前記一の金属パターンの上に形成された他の絶縁膜と、
前記他の絶縁膜の上に前記一の金属パターンと対向して形成された他の金属パターンと、
前記他の金属パターンの周囲に配置して、前記他の絶縁膜中に形成された接続孔とを備え、
前記接続孔を通じて前記一の金属パターンと前記他の金属パターンを直接接触させて電気的に接続することを特徴とする半導体装置。
One insulating film formed on the semiconductor substrate;
One metal pattern formed on the one insulating film;
The one insulating film and another insulating film formed on the one metal pattern;
Another metal pattern formed on the other insulating film so as to face the one metal pattern;
Arranged around the other metal pattern, and provided with a connection hole formed in the other insulating film,
A semiconductor device, wherein the one metal pattern and the other metal pattern are in direct contact with each other and electrically connected through the connection hole.
前記接続孔のアスペクト比が1以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an aspect ratio of the connection hole is 1 or less. 前記接続孔が前記他の金属パターンの周囲を取り巻く溝からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the connection hole includes a groove surrounding the periphery of the other metal pattern. 前記接続孔の底部に露出した、前記一の金属パターンの表面が凹凸形状になっていることを特徴とする請求項1の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the surface of the one metal pattern exposed at the bottom of the connection hole has an uneven shape. 半導体基板上に一の絶縁膜を形成する工程と、
前記一の絶縁膜の上に一の金属パターンを形成する工程と、
前記一の絶縁膜と前記一の金属パターンの上に他の絶縁膜を形成する工程と、
前記他の絶縁膜中に接続孔を形成する工程と、
前記他の絶縁膜の上と前記接続孔の内に他の金属パターンを形成する工程とを含み、
前記接続孔は前記他の金属パターンの周囲に配置され、前記接続孔を通じて前記一の金属パターンと前記他の金属パターンを直接接触させて電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a metal pattern on the insulating film;
Forming another insulating film on the one insulating film and the one metal pattern;
Forming a connection hole in the other insulating film;
Forming another metal pattern on the other insulating film and in the connection hole,
The connection hole is disposed around the other metal pattern, and the one metal pattern and the other metal pattern are in direct contact with each other through the connection hole to be electrically connected to each other. .
半導体基板上に一の絶縁膜を形成する工程と、
前記一の絶縁膜の上に一の金属パターンを形成する工程と、
前記一の絶縁膜と前記一の金属パターンの上に他の絶縁膜を形成する工程と、
前記他の絶縁膜中に接続孔を形成する工程と、
前記接続孔の底部に露出した前記一の金属パターン表面を凹凸形状にする工程と、
前記他の絶縁膜の上と前記接続孔の内に他の金属パターンを形成する工程とを含み、
前記接続孔は前記他の金属パターンの周囲に配置され、前記接続孔を通じて前記一の金属パターンと前記他の金属パターンを直接接触させて電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a metal pattern on the insulating film;
Forming another insulating film on the one insulating film and the one metal pattern;
Forming a connection hole in the other insulating film;
Making the surface of the one metal pattern exposed at the bottom of the connection hole an uneven shape;
Forming another metal pattern on the other insulating film and in the connection hole,
The connection hole is disposed around the other metal pattern, and the one metal pattern and the other metal pattern are in direct contact with each other through the connection hole to be electrically connected to each other. .
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